宇宙ミッション用航空宇宙シーリングソリューション

キングストン・ビッカースによる

極低温流体の管理は、現在および将来の宇宙プログラムの基礎となるものです。打ち上げ時、軌道上の貯蔵庫、および月面でこれらの推進流体を利用できることは、将来の火星への有人探査ミッションに不可欠です。極低温流体は、加圧された燃料タンクや推進剤サブシステム内に存在しています。これらの燃料の安全な使用圧力を維持することは非常に重要であり、過圧が発生すると宇宙船の壊滅的な損失につながる可能性がある。極低温燃料の管理に関するもう一つの懸念事項は、「ボイルオフ」と呼ばれるプロセスです。ボイルオフとは、長期の宇宙ミッションでの使用中に極低温推進剤貯蔵システムから発生する生成物の損失のことを指します。

一般的なバーストディスクの設計では、限界を超える圧力にさらされるとダイアフラムが破裂します。この「壊れやすい」要素は、これらのタイプのバーストディスクの性能に大きな影響を与えます。打ち上げ時の衝撃荷重、振動、中止手順、運用上のボイルオフサイクル、および長期的なサービスの要件から、過圧ソリューションとして薄い単一形ダイアフラムに頼ることは、せいぜい不安を感じさせるだけです。

地上、大気圏内、宇宙など、どのような用途であっても、過圧保護には温度の影響を考慮する必要があります。従来のフレンジブルバーストディスク圧力に特定の破裂温度を指定する場合、複雑な問題が発生します。

フレキシブルディスクの破裂圧力は、薄いダイアフラムの物理的強度にのみ依存します。低温では定格破裂圧力より高く、高温では定格破裂圧力より低くなるなど、規格破裂圧力に大きなばらつきが生じる危険性があります。

この重要な仕様をさらに不明瞭にするため、設計者は、過圧事象が発生する可能性が最も高い条件について、最善の判断を下す必要があります。

これは、化学反応の暴走や予期せぬ部品の故障が発生した場合、予測が極めて困難になります。(例: バルブ、ポンプ、スイッチなど)

ディスクは、システムの安全性を制限し、ディスクをシステム内に物理的に配置する場所の選択肢を制限します。 熱に敏感であるため、耐圧設計は、予想されるアップセット条件が発生する場所のごく近くに配置する必要があります。 位置がずれると熱伝導が起こり、耐圧に悪影響を及ぼす可能性があります。

従来のフレンジブル設計では、100°Fの温度差で20%の破裂圧のオフセットが発生するという報告がある。

これとは対照的に、SAFE-SHEAR™バーストディスクは、従来のラプチャーディスクを破壊する多くの重要なアプリケーションパラメータに影響を受けません。これらのバーストディスクは、数百万サイクルの衝撃、振動、熱サイクル、スロッシングに耐え、最大95%の破裂圧力に耐えることができます。当社のバーストディスクの性能により、極低温流体設計者は高圧シリンダー設計を最適化し、圧力依存のシステムを起動するために十分な推進剤と酸化剤を利用できるようになります。当社のバーストディスクは、製品の損失を防ぎつつ、これを実現します。当社のリーク率は、GHeの1秒当たり10-8標準立方センチメートル未満です。(sccs)